Топливная ячейка (или топливный элемент) преобразует химическую энергию, запасенную в топливе, непосредственно в электрический ток. Используя в качестве топлива водород, топливные ячейки выделяют только тепло и чистую воду. Коммерческие продукты на базе топливных элементов для резервного электропитания ЦОДов предлагают два основных производителя, UTC Power и American Power Conversion (APC). Но подходы этих компаний к использованию топливных элементов сильно различаются.
UTC Power предлагает стационарное изделие PureCell 200. Генератор представляет собой контейнер длиной около 5 м, который может быть смонтирован как снаружи, так и внутри помещения. Он вырабатывает до 200 кВт электроэнергии, а также большое количество тепла, которое можно использовать для различных вспомогательных нужд (отопления), повышая общий КПД системы. Топливные элементы PureCell работают на природном газе. В качестве электролита применяется ортофосорная кислота.
APC создала решение в духе идеологии InfraStruXure. Продукт InfraStruXure Fuel Cell представляет собой стандартный фирменный конструктив 42U, в который можно установить до трех модулей с водородными топливными элементами. Каждый модуль генерирует 10 кВт электроэнергии. Суммарная мощность установки — 30 кВт. Допускается объединение двух устройств в систему мощностью 60 кВт. На выходе генерируется постоянный ток, и устройство может быть подключено непосредственно к батарейной шине ИБП. В результате такого симбиоза получается решение, время работы которого ограничено только запасами водорода.
Генераторы на базе топливных элементов имеют серьезные преимущества перед дизельными генераторами. Это и малая шумность работы, и отсутствие вибраций, и возможность монтажа внутри помещений, и отсутствие вредных выбросов, и, наконец, очень высокий КПД (35–40% при выработке электроэнергии, 60% при дополнительной утилизации выделяющего тепла).
Несмотря на удобство использования и экологичность, их широкому распространению препятствует высокая цена. Однако многие компании вкладывают большие средства в НИОКР, что позволит наладить массовое производство дешевых и неприхотливых топливных элементов. Так, Siemens Power Generation в рамках SOFC (Solid State Energy Conversion Alliance) проводит исследования, целью которых является создание Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) — высокоэффективных топливных элементов нового поколения, которые обеспечат снижение стоимости до 400 долл. на 1 кВт вырабатываемой энергии. Программа исследований должна завершиться к 2012 году.
Дмитрий Шаров (dsharov@amt.ru), ведущий инженер отдела корпоративной сетевой инфраструктуры «АМТ-Груп»